KR20140065056A - Method for controlling cell balancing of high voltage battery - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for controlling a cell balancing for a high voltage battery. More specifically, the method for controlling a cell balancing for a high voltage battery is capable of: reducing the number of resistance elements; and smoothly performing a circuit operation to solve a voltage variation between a plurality of cells included in the high voltage battery without a short circuit phenomenon. The method for controlling a cell balancing for a high voltage battery includes the steps of: measuring first to n^th cell voltages of a high voltage battery; and discharging a voltage of a certain cell to the side having a resistance by turning on a switch connected to the certain cell by a control signal of a switch control unit if the voltage of the certain cell is higher than a reference voltage among the measured cell voltages, wherein first to n^th switches connected to the first to n^th cells are divided into two groups of even n^th switches and odd n^th switches, and only the switch connected to the certain cell is selectively turned on or off by controlling the adjacent even n^th switches to be turned on/off or by controlling the adjacent odd n^th switches to be turned on/off when a cell balancing for the certain cell is performed.

Description

고전압 배터리용 셀 밸런싱 제어 방법{Method for controlling cell balancing of high voltage battery}[0001] The present invention relates to a cell balancing control method for a high-voltage battery,

본 발명은 고전압 배터리용 셀 밸런싱 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저항 소자의 갯수를 줄이면서도 고전압 배터리를 구성하는 다수의 셀 전압 편차를 해소하는 회로 동작이 쇼트현상 없이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 고전압 배터리용 셀 밸런싱 제어 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a cell balancing control method for a high voltage battery, and more particularly, to a cell balancing control method for a high voltage battery, in which a circuit operation for eliminating a plurality of cell voltage deviations constituting a high voltage battery, To a cell balancing control method for a high voltage battery.

현재, 전기자동차 개발의 방향은 고전압 배터리의 단셀(최소단위)을 이용하여 고용량을 만들고자, 각 셀을 직렬 연결(전압 상승)하는 방식이 진행되고 있고, 그에 따라 현재 고전압(400~700V) 수준까지 진행되고 있는 실정에 있다.Currently, the development direction of electric vehicles is to make a series connection (voltage rise) of each cell in order to make a high capacity by using a single cell (minimum unit) of a high voltage battery, so that the current high voltage (400 ~ 700V) It is in progress.

그러나, 배터리의 각 셀 전압은 자체적으로 충방전 특성을 갖기 때문에 시간이 경과함에 따라 언밸런싱되는 경향이 있고, 이에 배터리 팩 안의 셀들 사이의 전압차는 배터리 셀들 사이에 언밸런싱을 생성하여 배터리 팩의 용량 손실을 초래할 수 있다,However, since each cell voltage of the battery itself has charge / discharge characteristics, it tends to be unbalanced over time, and the voltage difference between the cells in the battery pack generates unbalance between the battery cells, Can lead to loss,

따라서, 모든 배터리 전지의 과충전을 방지하고 균일하게 충전시킬 수 있도록 각각의 셀들을 밸런싱하기 위한 다양한 셀 밸런싱 시스템 및 방법이 개발되고 있다.Accordingly, various cell balancing systems and methods have been developed to balance each cell so that overcharging of all battery cells is prevented and uniformly charged.

일반적으로 배터리 팩의 성능은 팩을 이루고 있는 셀 중 가장 높은 전압의 셀 혹은 가장 낮은 전압의 셀에 의하여 결정되며, 특정 셀에 의해 전압 하이/로우 진단조건에 걸리면 배터리 사용이 불가하므로 전압편차로 인해 사용 영역이 줄어들게 되고, 따라서 셀간 전압 편차를 줄여 배터리팩의 최대 성능을 확보할 수 있다.In general, the performance of a battery pack is determined by the cell having the highest voltage or the lowest voltage among the cells forming the pack. If the battery is used under a voltage high / low diagnostic condition by a specific cell, The use area is reduced, and therefore, the maximum performance of the battery pack can be secured by reducing the inter-cell voltage deviation.

또한, 배터리 셀간 전압 편차가 있는 상황에서 배터리를 사용하게 되면 팩 중 일부 셀이 다른 전압영역에서 다른 효율을 갖고 사용되게 되는데, 이는 특정 셀의 열화를 촉진하는 것으로서 이로 인해 팩 전체의 수명에 영향을 미치게 되므로, 셀간 전압 편차를 줄이면 배터리팩의 내구 성능이 향상될 수 있다.In addition, when a battery is used in a state where there is a voltage deviation between battery cells, some of the cells of the pack are used with different efficiencies in different voltage ranges. This promotes deterioration of a specific cell. As a result, the battery pack endurance performance can be improved by reducing the inter-cell voltage deviation.

이와 같은 이유로 인하여 항시 각 셀의 전압을 측정하여 셀간 전압 편차를 제어하는 셀 밸런싱 제어가 수행된다.For this reason, the cell balancing control for controlling the inter-cell voltage deviation by measuring the voltage of each cell at all times is performed.

첨부한 도 12에 도시된 바와 같이, 셀 밸런싱 제어를 위한 구성으로서, 고전압 배터리의 각 셀에 대한 셀 전압을 모니터링하는 셀 전압 측정 및 셀 밸런싱 제어부(52)와, 고전압 배터리의 각 셀과 방전저항과의 연결을 위한 스위치와, 셀 전압 측정 및 셀 밸런싱 제어부(52)의 명령신호에 따라 스위치를 온 또는 오프 제어하는 스위치 제어부(50, MCU)를 포함한다.As shown in FIG. 12, a configuration for cell balancing control includes a cell voltage measurement and cell balancing control unit 52 for monitoring a cell voltage for each cell of the high voltage battery, And a switch control unit (MCU) 50 for on / off-controlling the switch in accordance with command signals of the cell voltage measurement and cell balancing control unit 52.

이러한 구성을 기반으로 하는 셀 밸런싱 방법은, 고전압 배터리의 각 셀 전압을 측정하는 단계와, 측정된 각 셀 전압중 특정 셀의 전압이 기준전압보다 높으면 특정 셀과 연결된 스위치를 온시키는 단계와, 특정 셀의 전압이 스위치 온에 따라 방전저항쪽으로 방전되게 하는 단계를 포함하고, 이러한 셀 밸런싱 절차에 의하여 다수의 셀 전압이 고른 수준으로 유지될 수 있다.The cell balancing method based on such a configuration includes a step of measuring each cell voltage of a high voltage battery, a step of turning on a switch connected to a specific cell when a voltage of a specific cell among the measured cell voltages is higher than a reference voltage, And causing the voltage of the cell to discharge toward the discharging resistor in accordance with the switch-on, and a plurality of cell voltages can be maintained at an even level by the cell balancing procedure.

이와 같이, 셀간의 전압 편차가 발생할 수 있는 것에 대한 대응책으로 셀 밸런싱 저항을 연결하여 높은 셀의 전압을 낮추는 방식으로 전체 셀간의 전압 편차를 없애고 있다.As a countermeasure against the voltage deviation between the cells, the voltage balancing between all the cells is eliminated by connecting the cell balancing resistance to lower the voltage of the high cell.

그러나, 고전압 배터리의 각 셀(예를 들어, 3.7 V 의 리튬 셀)을 여러개 연결하여 고전압을 구성하기 위해서는 많은 셀이 필요하고, 이에 대응하여 도 12 및 도 13에서 보듯이 셀 밸런싱을 위한 저항도 셀 갯수에 맞게 연결되고 있음에 따라, 배터리의 전반적인 제어를 위한 제어기인 배터리 관리 시스템(BMS)의 저항 장착 공간이 상당히 많이 차지하고 있다.However, in order to construct a high voltage by connecting several cells (for example, 3.7 V lithium cells) of a high-voltage battery, a large number of cells are required, and as shown in FIGS. 12 and 13, resistance for cell balancing Since the battery is connected to the number of cells, the resistance mounting space of the battery management system (BMS), which is a controller for the overall control of the battery, occupies a considerable amount of space.

따라서, 저항을 줄이는 동시에 제어기의 저항 장착 공간을 줄일 수 있는 방안이 지속적으로 연구 개발되고 있으며, 그 종래기술의 일례로서 첨부한 도 에 도시된 바와 같이 셀 당 하나 씩 연결되어 있는 밸런싱 저항을 저항 당 2개의 셀에 연결되도록 구성하고 있다.Accordingly, a method of reducing the resistance and reducing the resistance mounting space of the controller has been continuously studied and developed. As an example of the conventional technique, a balancing resistor, which is connected to one cell per cell, And is connected to two cells.

이렇게 1개의 저항에 2개의 셀 이상을 독립적으로 연결하려면, 스위치의 온/오프 제어가 필요하고, 스위치 온/오프 제어에 따라 각각의 셀이 저항과 연결되어 방전이 이루어진다.In order to independently connect two or more cells to one resistor, on / off control of the switch is required, and each cell is connected to the resistance according to the switch on / off control to discharge.

그러나, 해당 스위치 온 제어에 따라 특정 셀이 저항과 연결되고, 다른 셀과 연결된 스위치는 오프되어야 하는데, 스위치 제어부의 시간상 제어 오류 또는 제어 명령 오류가 발생하면, 인접한 스위치까지 온으로 제어되어 쇼트가 발생할 소지가 있는 단점이 있다.
However, according to the switch-on control, a certain cell is connected to the resistor, and the switch connected to other cells must be turned off. If a control error or control command error occurs in the time of the switch control, There are disadvantages with possession.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 고전압 배터리를 구성하는 다수의 셀 전압 편차를 해소하기 위한 셀 밸런싱 회로의 저항 갯수를 최소로 축소함과 함께, 축소된 저항에 따라 셀 밸런싱을 위한 스위치 온/오프 작동이 쇼트없이 이루어질 수 있도록 한 고전압 배터리용 셀 밸런싱 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to reduce the number of resistances of a cell balancing circuit for eliminating a plurality of cell voltage deviations constituting a high voltage battery to a minimum, The battery balancing control method for a high-voltage battery according to claim 1, wherein the switch-on / off operation is performed without a short-circuit.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 고전압 배터리의 제1 내지 제n셀 전압을 측정하는 단계와, 측정된 각 셀 전압중 특정 셀의 전압이 기준전압보다 높으면 스위치 제어부의 제어신호에 의하여 특정 셀과 연결된 스위치가 온되도록 하여 특정 셀의 전압이 저항쪽으로 방전되도록 하되, 상기 제1 내지 제n셀에 연결되는 제1내지 제n스위치를 짝수번째 스위치와 홀수번째 스위치 등 총 2개의 그룹으로 나누고, 특정 셀에 대한 셀 전압 밸런싱 수행시 서로 인접한 짝수번째 스위치를 각각 온 및 오프로 제어하거나, 서로 인접한 홀수번째 스위치를 각각 온 및 오프로 제어하여, 특정 셀과 연결된 스위치만이 선택적으로 온 또는 오프되도록 한 것을 특징으로 하는 고전압 배터리용 셀 밸런싱 제어 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a high-voltage battery, comprising the steps of: measuring first through n-th cell voltages of a high-voltage battery; The first through n-th switches connected to the first through the n-th cells are divided into two groups, i.e., an even-numbered switch and an odd-numbered switch, so that the voltage of a specific cell is discharged toward the resistor, Numbered switches adjacent to each other when the cell voltage balancing is performed for a specific cell, and controlling the odd-numbered switches adjacent to each other to be on and off so that only the switches connected to the specific cell are selectively turned on or off And a cell balancing control method for a high voltage battery.

바람직하게는, 상기 스위치 제어부의 출력단을 선택된 2개의 짝수번째 스위치 또는 2개의 홀수번째 스위치에 하나의 라인으로 연결시킨 상태에서 구형파 제어신호를 인가하여, 하나의 라인으로 연결된 두 개의 스위치 중 하나는 하이구간에서 온 작동되고, 다른 하나는 로우구간에 의하여 오프되도록 한 것을 특징으로 한다.Preferably, the output terminal of the switch control unit is connected to the selected two even-numbered switches or the two odd-numbered switches through one line, and a square wave control signal is applied so that one of the two switches connected in one line is high And the other is turned off by the low section.

더욱 바람직하게는, 상기 제1 내지 제n셀을 동시에 밸런싱하고자 할 경우, 스위치 제어부의 제어 명령에 따라 제1 및 제n스위치만이 온으로 제어되어, 제1 내지 제n셀이 동시에 저항에 연결되도록 한 것을 특징으로 한다.More preferably, when balancing the first to the n-th cells simultaneously, only the first and the n-th switches are controlled to be on according to a control command of the switch control unit, so that the first to n- .

또한, 상기 스위치는 모스펫(MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 포토모스 릴레이(Photomos Relay) 중 선택된 어느 하나로 채택되는 것을 특징으로 한다.
The switch may be a MOSFET, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or a photomOS relay.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above-mentioned means for solving the problems, the present invention provides the following effects.

본 발명에 따르면, 고전압 배터리의 각 셀 전압을 측정하는 단계 후, 측정된 각 셀 전압중 특정 셀의 전압이 기준전압보다 높으면 특정 셀과 연결된 스위치만을 선택적으로 온 또는 오프시키는 단계를 통하여, 셀 밸런싱 절차가 전기적 쇼트 현상 없이 용이하게 이루어질 수 있다.
According to the present invention, after the step of measuring the voltage of each cell of the high-voltage battery, if the voltage of the specific cell among the measured cell voltages is higher than the reference voltage, selectively turning on or off only the switch connected to the specific cell, The procedure can be easily done without electrical shorting.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 고전압 배터리용 셀 밸런싱 제어 방법을 설명하는 개략적 회로도,
도 6은 종래의 고전압 배터리용 셀 밸런싱을 위한 개략적 회로도,
도 7 내지 도 10은 종래의 고전압 배터리용 셀 밸런싱 과정을 나타낸 개략적 회로도,
도 11은 종래의 셀 밸런싱 과정에서 스위치 오작동에 의한 쇼트 현상을 설명하는 개략도,
도 12 및 도 13은 종래의 셀 밸런싱을 위한 다수의 저항이 사용된 예를 설명하는 개략도.1 to 5 are schematic circuit diagrams illustrating a cell balancing control method for a high-voltage battery according to the present invention,
6 is a schematic circuit diagram for cell balancing for a conventional high voltage battery,
7 to 10 are schematic circuit diagrams showing a cell balancing process for a conventional high voltage battery,
11 is a schematic view for explaining a shorting phenomenon due to a switch malfunction in a conventional cell balancing process,
Figures 12 and 13 are schematic diagrams illustrating an example in which multiple resistors are used for conventional cell balancing.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 고전압 배터리의 각 셀에 대한 셀 밸런싱을 실시하기 위한 구성예 및 그 동작을 살펴보면 다음과 같다.First, in order to facilitate understanding of the present invention, a configuration example for performing cell balancing for each cell of a high voltage battery and its operation will be described.

첨부한 도 6은 고전압 배터리의 각 셀에 대한 셀 밸런싱을 위한 구성예를 총 4개의 셀로 가정하여 도시한 개략적 회로도이다.6 is a schematic circuit diagram illustrating a configuration example for cell balancing for each cell of a high voltage battery, assuming a total of four cells.

도 6에서 보듯이, 4개의 셀에 대한 셀 밸런싱을 수행하기 위하여 아래와 같이 총 5개의 스위치를 통해 총 2개의 밸런싱 저항이 연결된다.As shown in FIG. 6, in order to perform cell balancing for four cells, a total of two balancing resistors are connected through five switches as follows.

1) 제1셀(11)에는 제1스위치(21) 및 제2스위치(22)를 갖는 제1 및 제2배선라인(31,32)이 연결되고, 제1 및 제2배선라인(31,32)의 끝단에는 제1저항(41)이 직접 연결된다.1) First and second wiring lines 31 and 32 having a first switch 21 and a second switch 22 are connected to the first cell 11, and first and second wiring lines 31 and 32 are connected to the first cell 11, The first resistor 41 is directly connected to the end of the first resistor 32.

2) 제2셀(12)에는 제2스위치(22) 및 제3스위치(23)를 갖는 제2 및 제3배선라인(32,33)이 연결되고, 제2 및 제3배선라인(32,33)의 끝단에는 제2저항(42)이 직접 연결된다.2) The second and third wiring lines 32 and 33 having the second switch 22 and the third switch 23 are connected to the second cell 12, and the second and third wiring lines 32 and 33 are connected to the second cell 12, The second resistor 42 is directly connected to the end of the second resistor 33.

3) 제3셀(13)에는 제3스위치(23) 및 제4스위치(24)를 갖는 제3 및 제4배선라인(33,34)이 연결되고, 위와 같이 제3배선라인(33)의 끝단은 제2저항(42)에 직접 연결되고, 제4배선라인(34)의 끝단은 제2배선라인(32)의 끝단부에 연결되어 제2저항(42)과 연결되는 상태가 된다.3) The third and fourth wiring lines 33 and 34 having the third switch 23 and the fourth switch 24 are connected to the third cell 13, The end of the fourth wiring line 34 is connected to the second resistor 42 and the end of the fourth wiring line 34 is connected to the end of the second wiring line 32 to be connected to the second resistor 42. [

4) 제4셀(14)에는 제4스위치(24) 및 제5스위치(25)를 갖는 제4 및 제5배선라인(34,35)이 연결되고, 위와 같이 제4배선라인(34)의 끝단은 제2배선라인(32)의 끝단부에 연결되어 제2저항(42)과 연결되는 상태가 되고, 또한 제5배선라인(35)의 끝단은 제3배선라인(33)의 끝단부에 연결되어 제2저항(42)과 연결되는 상태가 된다.4) Fourth and fourth wiring lines 34 and 35 having a fourth switch 24 and a fifth switch 25 are connected to the fourth cell 14, The end of the fifth wiring line 35 is connected to the end of the second wiring line 32 to be connected to the second resistor 42 and the end of the fifth wiring line 35 is connected to the end of the third wiring line 33 And is connected to the second resistor (42).

이러한 회로 구성을 기반으로, 제1셀에 대한 밸런싱을 수행할 때, 스위치 제어부(MCU)에서 제1스위치(21)와 제2스위치(22)만을 온시키는 제어 명령을 내림에 따라, 제1셀(11)은 제1 및 제2배선라인(32)을 통하여 제1저항(41)과 통전되는 상태가 되어, 제1셀(11)의 전압이 제1저항(41)으로 방전된다(도 7 참조).Based on such a circuit configuration, when a balancing operation is performed for the first cell, a control command to turn on only the first switch 21 and the second switch 22 is turned on in the switch control unit (MCU) The first resistor 11 is energized with the first resistor 41 through the first and second wiring lines 32 and the voltage of the first cell 11 is discharged to the first resistor 41 Reference).

또한, 제2셀(12)에 대한 밸런싱을 수행할 때, 스위치 제어부(MCU)에서 제2스위치(22)와 제3스위치(23)만을 온시키는 제어 명령을 내림에 따라, 제2셀(12)은 제2 및 제3배선라인(32,33)을 통하여 제2저항(42)과 통전되는 상태가 되어, 제2셀(12)의 전압이 제2저항(42)으로 방전된다(도 8 참조)When balancing is performed for the second cell 12, a control command for turning on only the second switch 22 and the third switch 23 is issued by the switch control unit (MCU) Is energized with the second resistor 42 through the second and third wiring lines 32 and 33 so that the voltage of the second cell 12 is discharged to the second resistor 42 Reference)

또한, 제3셀(13)에 대한 밸런싱을 수행할 때, 스위치 제어부(MCU)에서 제3스위치(23)와 제4스위치(24)만을 온시키는 제어 명령을 내림에 따라, 제3셀(13)은 제3 및 제4배선라인(33,34)을 통하여 제2저항(42)과 통전되는 상태가 되어, 제3셀(13)의 전압이 제2저항(42)으로 방전된다(도 9 참조)When balancing the third cell 13, the switch control unit MCU issues a control command to turn on only the third switch 23 and the fourth switch 24, Is energized with the second resistor 42 through the third and fourth wiring lines 33 and 34 and the voltage of the third cell 13 is discharged to the second resistor 42 Reference)

또한, 제4셀(14)에 대한 밸런싱을 수행할 때, 스위치 제어부(MCU)에서 제4스위치(24)와 제5스위치(25)만을 온시키는 제어 명령을 내림에 따라, 제4셀(14)은 제4 및 제5배선라인(34,35)을 통하여 제2저항(42)과 통전되는 상태가 되어, 제4셀(14)의 전압이 제2저항(42)으로 방전된다(도 10 참조)When balancing the fourth cell 14, the switch control unit MCU issues a control command to turn on only the fourth switch 24 and the fifth switch 25, Is energized with the second resistor 42 through the fourth and fifth wiring lines 34 and 35 so that the voltage of the fourth cell 14 is discharged to the second resistor 42 Reference)

그러나, 제1셀 내지 제4셀(11~14)에 대한 셀 전압 밸런싱을 수행하고자, 스위치 제어부(50)에서 두 개의 스위치만이 온되는 제어명령신호를 내리게 되지만, 다른 셀과 연결된 스위치가 스위치 제어부(50)의 시간상 제어 오류 또는 제어 명령 오류로 인하여 온으로 제어되어 쇼트가 발생할 소지가 있다.However, in order to perform cell voltage balancing for the first to fourth cells 11 to 14, the switch control unit 50 outputs a control command signal to turn on only two switches, The control unit 50 may be controlled to be turned on due to a time control error or a control command error, resulting in a short circuit.

예를 들어, 제3셀(13)에 대한 밸런싱을 수행할 때, 제3스위치(23)와 제4스위치(24)만이 온되어야 하는데, 도 11에서 보듯이 스위치 제어부(50)의 시간상 제어 오류 또는 제어 명령 오류로 인하여 인접한 제2스위치(22) 또는 제5스위치(25)가 온으로 제어되어, 전기적 쇼트 현상이 발생될 소지가 있다.For example, when balancing the third cell 13, only the third switch 23 and the fourth switch 24 should be turned on. As shown in FIG. 11, Or the adjacent second switch 22 or the fifth switch 25 is controlled to be turned on due to a control command error, thereby causing an electric short phenomenon.

본 발명은 스위치 오작동에 의한 전기적 쇼트 현상을 해결하기 위하여, 제1 내지 제n셀에 연결되는 제1내지 제n스위치를 짝수번째 스위치와 홀수번째 스위치 등 총 2개의 그룹으로 나누고, 특정 셀에 대한 셀 전압 밸런싱 수행시 서로 인접한 짝수번째 스위치를 각각 온 및 오프로 제어하거나, 서로 인접한 홀수번째 스위치를 각각 온 및 오프로 제어하는 점에 특징이 있다.In order to solve the electrical short circuit due to the malfunction of the switch, the present invention divides the first to the n-th switches connected to the first to the n-th cells into a total of two groups such as an even-numbered switch and an odd-numbered switch, Numbered switches adjacent to each other when the cell voltage balancing is performed, and controls the odd-numbered switches adjacent to each other on and off, respectively.

본 발명의 이해를 돕기 위하여, 상기와 같이 고전압 배터리가 총 4개의 셀로 구성되어 5개의 스위치와 2개의 저항이 연결된 것으로 가정하여, 셀 밸런싱 수행시의 각 스위치 제어 동작을 설명하기로 한다.To facilitate the understanding of the present invention, each switch control operation at the time of performing cell balancing will be described assuming that the high-voltage battery is composed of four cells as described above and five switches and two resistors are connected.

1) 제1셀에 대한 셀 밸런싱(도 1 참조)1) cell balancing for the first cell (see Figure 1)

스위치 제어부(MCU)에서 제1스위치(21)에 온 제어 명령을 내리고, 동시에 짝수배열을 갖는 제2 및 제4스위치(22,24)에 각각 온 및 오프 제어 명령을 내림으로써, 제2스위치(22)는 온되는 동시에 제4스위치(24)는 오프된다.The switch control unit MCU issues the ON control command to the first switch 21 and simultaneously issues the ON and OFF control commands to the second and fourth switches 22 and 24 having the even number arrangement, 22 are turned on and the fourth switch 24 is turned off.

즉, 스위치 제어부(50)의 출력단을 제2스위치(22) 및 제4스위치(24)에 하나의 라인으로 연결시킨 상태에서 스위치 제어부(50)의 제어신호가 인가되면, 제2스위치(22)는 온으로 작동되는 동시에 제4스위치(24)는 오프로 작동되며, 물론 제3 및 제5스위치(23,25)에는 온/오프 제어신호가 인가되지 않아 계속 오프로 유지됨으로써, 결국 제1 및 제2스위치(21,22) 만이 온으로 작동되는 것을 보증하여 인접한 스위치의 오작동에 의한 쇼트 현상을 방지할 수 있다.That is, when the control signal of the switch control unit 50 is applied while the output terminal of the switch control unit 50 is connected to the second switch 22 and the fourth switch 24 by one line, the second switch 22, Off control signal is not applied to the third and fifth switches 23 and 25 so that the fourth switch 24 is continuously turned off, It is possible to ensure that only the second switches 21 and 22 are turned on, thereby preventing a short circuit due to malfunction of the adjacent switches.

예를 들어, 상기 스위치 제어부(50)의 출력단을 제2스위치(22) 및 제4스위치(24)에 하나의 라인으로 연결시킨 상태에서 스위치 제어부(50)에서 약 5V의 구형파 제어신호를 제2스위치(22) 및 제4스위치(24)로 인가하면 하이구간에 의하여 제2스위치(22)가 온 작동되고, 로우구간에 의하여 제4스위치(24)가 오프 작동될 수 있다.For example, in a state where the output terminal of the switch control unit 50 is connected to the second switch 22 and the fourth switch 24 by one line, the switch control unit 50 outputs a square wave control signal of about 5 V to the second When the switch 22 and the fourth switch 24 are applied, the second switch 22 is turned on by the high section and the fourth switch 24 is turned off by the low section.

따라서, 제1셀(11)은 제1 및 제2배선라인(31,32)을 통하여 제1저항(41)과 통전되는 상태가 되어, 제1셀(11)의 전압이 제1저항(41)으로 방전됨으로써, 제1셀에 대한 셀 밸런싱이 이루어진다.Accordingly, the first cell 11 is electrically connected to the first resistor 41 through the first and second wiring lines 31 and 32. When the voltage of the first cell 11 is lower than the voltage of the first resistor 41 ), Thereby performing cell balancing for the first cell.

2) 제2셀에 대한 셀 밸런싱(도 2 참조)2) cell balancing for the second cell (see FIG. 2)

스위치 제어부(MCU)에서 짝수배열을 갖는 제2 및 제4스위치(22,24)에 각각 온 및 오프 제어 명령을 내리고, 동시에 제3 및 제5스위치(23,25)에 각각 온 및 오프 제어 명령을 내린다.Off control instruction to the second and fourth switches 22 and 24 having the even-numbered arrangement in the switch control unit MCU and simultaneously outputs the ON and OFF control commands to the third and fifth switches 23 and 25, .

즉, 스위치 제어부(50)의 출력단을 제2스위치(22) 및 제4스위치(24)에 하나의 라인으로 연결시킨 상태에서 스위치 제어부(50)의 제어신호가 인가되면, 제2스위치(22)는 온으로 작동되는 동시에 제4스위치(24)는 오프로 작동되고, 이와 동시에 스위치 제어부(50)의 출력단을 제3스위치(23) 및 제5스위치(25)에도 하나의 라인으로 연결시킨 상태에서 스위치 제어부(50)의 제어신호가 인가되면, 제3스위치(23)는 온으로 작동되는 동시에 제5스위치(25)는 오프로 작동됨으로써, 제2 및 제3스위치(22,23) 만이 온으로 작동되는 것을 보증하여 인접한 스위치의 오작동에 의한 쇼트 현상을 방지할 수 있다.That is, when the control signal of the switch control unit 50 is applied while the output terminal of the switch control unit 50 is connected to the second switch 22 and the fourth switch 24 by one line, the second switch 22, The fourth switch 24 is turned off while the output terminal of the switch control unit 50 is connected to the third switch 23 and the fifth switch 25 by one line When the control signal of the switch control unit 50 is applied, the third switch 23 is turned on and the fifth switch 25 is turned off so that only the second and third switches 22 and 23 are turned on It is possible to prevent the short circuit due to the malfunction of the adjacent switch.

마찬가지로, 스위치 제어부(50)에서 약 5V의 구형파 제어신호를 제2스위치(22) 및 제4스위치(24)로 인가하면 하이구간에 의하여 제2스위치(22)가 온 작동되고, 로우구간에 의하여 제4스위치(24)가 오프 작동될 수 있고, 제3스위치(23) 및 제5스위치(25)로 인가하면 하이구간에 의하여 제3스위치(23)가 온 작동되고, 로우구간에 의하여 제5스위치(25)가 오프 작동될 수 있다.Similarly, when a square wave control signal of about 5 V is applied to the second switch 22 and the fourth switch 24 in the switch control section 50, the second switch 22 is turned on by the high section, The fourth switch 24 can be turned off and the third switch 23 is turned on by the high section when the third switch 23 and the fifth switch 25 are applied and the fifth switch 25 is turned on by the low section, The switch 25 can be turned off.

따라서, 제2셀(12)은 제2 및 제3배선라인(32,33)을 통하여 제2저항(42)과 통전되는 상태가 되어, 제2셀(12)의 전압이 제2저항(42)으로 방전됨으로써, 제2셀(12)에 대한 셀 밸런싱이 이루어진다.Thus, the second cell 12 is energized with the second resistor 42 through the second and third wiring lines 32 and 33, so that the voltage of the second cell 12 reaches the second resistance 42 ), Whereby cell balancing with respect to the second cell 12 is performed.

3) 제3셀에 대한 셀 밸런싱(도 3 참조)3) cell balancing for the third cell (see FIG. 3)

스위치 제어부(MCU)에서 짝수배열을 갖는 제2 및 제4스위치(22,24)에 각각 오프 및 온 제어 명령을 내리고, 동시에 제3 및 제5스위치(23,25)에 각각 온 및 오프 제어 명령을 내린다.Off control command to the second and fourth switches 22 and 24 having an even-numbered arrangement in the switch control unit MCU, and simultaneously outputs the on / off control command to the third and fifth switches 23 and 25, .

즉, 스위치 제어부(50)의 출력단을 제2스위치(22) 및 제4스위치(24)에 하나의 라인으로 연결시킨 상태에서 스위치 제어부(50)의 제어신호가 인가되면, 제2스위치(22)는 오프로 작동되는 동시에 제4스위치(24)는 온으로 작동되고, 이와 동시에 스위치 제어부(50)의 출력단을 제3스위치(23) 및 제5스위치(25)에도 하나의 라인으로 연결시킨 상태에서 스위치 제어부(50)의 제어신호가 인가되면, 제3스위치(23)는 온으로 작동되는 동시에 제5스위치(25)는 오프로 작동됨으로써, 제3 및 제4스위치(23,24) 만이 온으로 작동되는 것을 보증하여 인접한 스위치의 오작동에 의한 쇼트 현상을 방지할 수 있다.That is, when the control signal of the switch control unit 50 is applied while the output terminal of the switch control unit 50 is connected to the second switch 22 and the fourth switch 24 by one line, the second switch 22, The fourth switch 24 is turned on while the output terminal of the switch control unit 50 is connected to the third switch 23 and the fifth switch 25 by one line When the control signal of the switch control unit 50 is applied, the third switch 23 is turned on and the fifth switch 25 is turned off so that only the third and fourth switches 23 and 24 are turned on It is possible to prevent the short circuit due to the malfunction of the adjacent switch.

마찬가지로, 스위치 제어부(50)에서 약 5V의 구형파 제어신호를 제2스위치(22) 및 제4스위치(24)로 인가하면 로우구간에 의하여 제2스위치(22)가 오프 작동되고, 하이구간에 의하여 제4스위치(24)가 온 작동될 수 있고, 제3스위치(23) 및 제5스위치(25)로 인가하면 하이구간에 의하여 제3스위치(23)가 온 작동되고, 로우구간에 의하여 제5스위치(25)가 오프 작동될 수 있다.Similarly, when a square wave control signal of about 5 V is applied to the second switch 22 and the fourth switch 24 in the switch control section 50, the second switch 22 is turned off by the low section, The fourth switch 24 can be turned on and the third switch 23 is turned on by the high section when the third switch 23 and the fifth switch 25 are applied and the fifth switch 25 is turned on by the low section, The switch 25 can be turned off.

따라서, 제3셀(13)은 제3 및 제4배선라인(33,34)을 통하여 제2저항(42)과 통전되는 상태가 되어, 제3셀(13)의 전압이 제2저항(42)으로 방전됨으로써, 제3셀(13)에 대한 셀 밸런싱이 이루어진다.Therefore, the third cell 13 is electrically connected to the second resistor 42 through the third and fourth wiring lines 33 and 34. When the voltage of the third cell 13 is higher than the voltage of the second resistor 42 The cell balancing for the third cell 13 is performed.

4) 제4셀에 대한 셀 밸런싱(도 4 참조)4) cell balancing for the fourth cell (see FIG. 4)

스위치 제어부(MCU)에서 짝수배열을 갖는 제2 및 제4스위치(22,24)에 각각 오프 및 온 제어 명령을 내리고, 동시에 제3 및 제5스위치(23,25)에 각각 오프 및 온 제어 명령을 내린다.On and off control commands are given to the second and fourth switches 22 and 24 having an even number arrangement in the switch control unit MCU and simultaneously the off and on control commands are sent to the third and fifth switches 23 and 25, .

즉, 스위치 제어부(50)의 출력단을 제2스위치(22) 및 제4스위치(24)에 하나의 라인으로 연결시킨 상태에서 스위치 제어부의 제어신호가 인가되면, 제2스위치(22)는 오프로 작동되는 동시에 제4스위치(24)는 온으로 작동되고, 이와 동시에 스위치 제어부의 출력단을 제3스위치(23) 및 제5스위치(25)에도 하나의 라인으로 연결시킨 상태에서 스위치 제어부의 제어신호가 인가되면, 제3스위치(23)는 오프로 작동되는 동시에 제5스위치(25)는 온으로 작동됨으로써, 제4 및 제5스위치(24,25) 만이 온으로 작동되는 것을 보증하여 인접한 스위치의 오작동에 의한 쇼트 현상을 방지할 수 있다.That is, when the control signal of the switch control unit is applied while the output terminal of the switch control unit 50 is connected to the second switch 22 and the fourth switch 24 by one line, the second switch 22 is turned off The fourth switch 24 is turned on while the output terminal of the switch control unit is connected to the third switch 23 and the fifth switch 25 by one line, The third switch 23 is turned off while the fifth switch 25 is turned on to ensure that only the fourth and fifth switches 24 and 25 are turned on so that malfunctions of adjacent switches It is possible to prevent a short-circuit phenomenon caused by the short circuit.

마찬가지로, 스위치 제어부(50)에서 약 5V의 구형파 제어신호를 제2스위치(22) 및 제4스위치(24)로 인가하면 로우구간에 의하여 제2스위치(22)가 오프 작동되고, 하이구간에 의하여 제4스위치(24)가 온 작동될 수 있고, 제3스위치(23) 및 제5스위치(25)로 인가하면 로우구간에 의하여 제3스위치(23)가 오프 작동되고, 하이구간에 의하여 제5스위치(25)가 온 작동될 수 있다.Similarly, when a square wave control signal of about 5 V is applied to the second switch 22 and the fourth switch 24 in the switch control section 50, the second switch 22 is turned off by the low section, When the fourth switch 24 is turned on and the third switch 23 and the fifth switch 25 are applied, the third switch 23 is turned off by the low section, The switch 25 can be turned on.

따라서, 제4셀(14)은 제4 및 제5배선라인(34,35)을 통하여 제2저항(42)과 통전되는 상태가 되어, 제4셀(14)의 전압이 제2저항(42)으로 방전됨으로써, 제4셀(14)에 대한 셀 밸런싱이 이루어진다.The fourth cell 14 is energized with the second resistor 42 through the fourth and fifth wiring lines 34 and 35 so that the voltage of the fourth cell 14 reaches the second resistance 42 The cell balancing of the fourth cell 14 is performed.

한편, 모든 셀 즉, 제1 내지 제4셀(11~14)을 동시에 밸런싱하고자 할 경우에는 첨부한 도 5에 도시된 바와 같이, 스위치 제어부(50)에서 제1스위치(21)에 온 제어 명령을 내리고, 동시에 홀수배열을 갖는 제3 및 제5스위치(23,25)에 각각 오프 및 온 제어 명령을 내림으로써, 제1 및 제5스위치(21,25)만이 온되는 상태가 되도록 한다.On the other hand, when it is desired to simultaneously balance all the cells, that is, the first to fourth cells 11 to 14, the switch control unit 50 controls the first switch 21 to turn on the on- And simultaneously turning off and on control commands to the third and fifth switches 23 and 25 having an odd number arrangement so that only the first and fifth switches 21 and 25 are turned on.

이에 따라, 제1 내지 제4셀(11~14)은 제1 및 제5배선라인(31,35)을 통하여 제1 및 제2저항(41,42)에 연결되는 상태가 되므로, 모든 셀에 대한 셀 밸런싱이 이루어질 수 있다.As a result, the first to fourth cells 11 to 14 are connected to the first and second resistors 41 and 42 through the first and fifth wiring lines 31 and 35, Cell balancing can be achieved.

이와 같이, 고전압 배터리의 각 셀 전압을 측정하는 단계 후, 측정된 각 셀 전압중 특정 셀의 전압이 기준전압보다 높으면 특정 셀과 연결된 스위치만을 선택적으로 온 또는 오프시키는 단계를 통하여, 셀 밸런싱 절차가 전기적 쇼트 현상 없이 용이하게 이루어질 수 있다.
After the step of measuring each cell voltage of the high-voltage battery, if the voltage of a specific cell among the measured cell voltages is higher than the reference voltage, the cell balancing procedure It can be easily performed without an electrical short phenomenon.

11 : 제1셀 12 : 제2셀
13 : 제3셀 14 : 제4셀
21 : 제1스위치 22 : 제2스위치
23 : 제3스위치 24 : 제4스위치
25 : 제5스위치 31 : 제1배선라인
32 : 제2배선라인 33 : 제3배선라인
34 : 제4배선라인 35 : 제5배선라인
41 : 제1저항 42 : 제2저항
50 : 스위치 제어부 52 : 셀 전압 측정 및 셀 밸런싱 제어부11: first cell 12: second cell
13: third cell 14: fourth cell
21: first switch 22: second switch
23: third switch 24: fourth switch
25: fifth switch 31: first wiring line
32: second wiring line 33: third wiring line
34: fourth wiring line 35: fifth wiring line
41: first resistor 42: second resistor
50: switch control unit 52: cell voltage measurement and cell balancing control unit

Claims (4)

고전압 배터리의 제1 내지 제n셀 전압을 측정하는 단계와, 측정된 각 셀 전압중 특정 셀의 전압이 기준전압보다 높으면 스위치 제어부의 제어신호에 의하여 특정 셀과 연결된 스위치가 온되도록 하여 특정 셀의 전압이 저항쪽으로 방전되도록 하되,
상기 제1 내지 제n셀에 연결되는 제1내지 제n스위치를 짝수번째 스위치와 홀수번째 스위치 등 총 2개의 그룹으로 나누고, 특정 셀에 대한 셀 전압 밸런싱 수행시 서로 인접한 짝수번째 스위치를 각각 온 및 오프로 제어하거나, 서로 인접한 홀수번째 스위치를 각각 온 및 오프로 제어하여, 특정 셀과 연결된 스위치만이 선택적으로 온 또는 오프되도록 한 것을 특징으로 하는 고전압 배터리용 셀 밸런싱 제어 방법.
Measuring a first to n-th cell voltages of the high-voltage battery, and if a voltage of a specific cell of the measured cell voltages is higher than a reference voltage, a switch connected to a specific cell is turned on by a control signal of the switch control unit, Causing the voltage to discharge towards the resistor,
The first through the n-th switches connected to the first through the n-th cells are divided into a total of two groups such as an even-numbered switch and an odd-numbered switch. When performing cell voltage balancing for a specific cell, the even- Off control of odd-numbered switches adjacent to each other, or to selectively turn on / off only switches connected to specific cells by controlling odd-numbered switches adjacent to each other to be on and off, respectively.
청구항 1에 있어서,
상기 스위치 제어부의 출력단을 선택된 2개의 짝수번째 스위치 또는 2개의 홀수번째 스위치에 하나의 라인으로 연결시킨 상태에서 구형파 제어신호를 인가하여, 하나의 라인으로 연결된 두 개의 스위치 중 하나는 하이구간에서 온 작동되고, 다른 하나는 로우구간에 의하여 온 작동되도록 한 것을 특징으로 하는 고전압 배터리용 셀 밸런싱 제어 방법.
The method according to claim 1,
The square wave control signal is applied in a state where the output terminal of the switch control unit is connected to one of the selected two even-numbered switches or two odd-numbered switches, and one of the two switches connected in one line is turned on And the other is turned on by a low section.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 내지 제n셀을 동시에 밸런싱하고자 할 경우, 스위치 제어부의 제어 명령에 따라 제1 및 제n스위치만이 온으로 제어되어, 제1 내지 제n셀이 동시에 저항에 연결되도록 한 것을 특징으로 하는 고전압 배터리용 셀 밸런싱 제어 방법.
The method according to claim 1,
When balancing the first to the n-th cells simultaneously, only the first and the n-th switches are controlled to be ON according to a control command of the switch control unit so that the first to the n-th cells are simultaneously connected to the resistors Cell balancing control method for a high voltage battery.
청구항 1에 있어서,
상기 스위치는 모스펫(MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 포토모스 릴레이(Photomos Relay) 중 선택된 어느 하나로 채택되는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리용 셀 밸런싱 제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the switch is implemented as any one of a MOSFET, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and a photomOS relay.
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